Способ выделения фенола и ацетофенона из продуктов производства фенола кумольным методом

 

Изобретение относится к нефтехимии и может быть использовано в производстве фенола и ацетона кумольным методом. Способ заключается в выделении фенола и ацетофенона из продуктов производства фенола кумольным методом ректификацией с использованием кумола в качестве разделяющего агента. При этом в ректификационную колонну для отделения фенола от ацетофенона подают кумол ниже точки ввода исходной ацетофенон-фенольной фракции или фенольной смолы. Ректификацию проводят при атмосферном или повышенном до 0,6 МПа давлении. Предпочтительно в качестве разделяющего агента может быть использован кумол-сырец, содержащий до 1,5% альфа-метилстирола. Технический результат - уменьшение потерь фенола с потоком побочных продуктов и улучшение экономических показателей процесса при извлечении ацетофенона в действующих технологических схемах производства фенола кумольным методом. 4 з.п. ф-лы.

Настоящее изобретение относится к нефтехимии, точнее к производству фенола и может быть использовано на предприятиях получения фенола и ацетона кумольным методом.

При производстве фенола и ацетона кумольным методом образуется значительное количество побочного продукта - ацетофенона, что связано с механизмом процесса окисления кумола в гидропероксид кислородом воздуха. Обычно образуется не менее 1% ацетофенона от количества полученного фенола. При очистке фенола от побочных продуктов этот образовавшийся ацетофенон может быть выделен в виде фракции, либо может входить в состав так называемой фенольной смолы, которая является основным отходом производства фенола и ацетона кумольным методом.

Поскольку ацетофенон образует с фенолом азеотропную смесь, вместе с ацетофеноном в фенольную смолу попадает не менее 15% фенола в расчете на ацетофенон. Это приводит не только к прямым потерям целевого продукта - фенола, но также увеличивает количество отходов, которые надо утилизировать, и не дает возможности получать чистый ацетофенон, имеющий самостоятельную ценность как продукт промышленного органического синтеза.

Известен способ разделения смеси фенола и ацетофенона экстракцией фенола из смеси этих двух веществ основанием с последующей регенерацией фенола из раствора фенолята с помощью кислоты (патент США 4559110, 1985 г.). Данный способ позволяет добиться удовлетворительного разделения фенола и ацетофенона, но требует дополнительного расхода основания и кислоты на его последующую нейтрализацию. В соответствии с ним выделение ацетофенона происходит на системе из трех колонн, первая из которых представляет собой жидкостный экстрактор, в верхнюю часть которого подают раствор NaOH, а в нижнюю часть - фракцию, содержащую ацетофенон, альфа-метилстирол, 2-фенилпропионовый альдегид и фенол. Из нижнего выхода экстрактора выводят раствор фенолята натрия, а из верхнего - ацетофенон-сырец. Чистый ацетофенон выделяют из сырца на системе из двух ректификационных колонн.

Известен способ выделения фенола и ацетофенона из фракции, содержащей ацетофенон, методом экстрактивной ректификации (патент США 4415409, 1983 г.) с помощью экстрагента, представляющего собой замещенный фенол или крезол с температурой кипения от 195 до 400°С, в частности смеси 2- и 4-кумилфенолов или 4-кумилфенол, который подают в колонну выше точки питания фракцией, содержащей фенол и ацетофенон. Данный способ позволяет добиться высокой степени разделения фенола и ацетофенона (не более 100 ppm ацетофенона в феноле и 4 ppm фенола в ацетофеноне). Однако компоненты, которые предлагается использовать в качестве экстрагента, сами должны быть предварительно выделены из фенольной смолы, в которой они находятся. Это значит, что должны быть установлены соответствующие аппараты для регенерации экстрагента и для первичного выделения экстрагента из фенольной смолы, что ведет к дополнительным капитальным затратам на эксплуатацию установки разделения фенола и ацетофенона.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ (патент США 5240568, 1993 г.) выделения фенола и ацетофенона в двух колоннах из тяжелых побочных продуктов, содержащих фенол и ацетофенон (фенольная смола). На первой колонне эффективностью от 15 до 30 т.т., работающей с флегмовым числом от 1,5:1 до 2,5:1, предпочтительно в вакууме при давлении не выше 50 мм рт. ст., в виде дистиллята отбирают фенол-сырец (содержание фенола не менее 95%). Кубовый продукт этой колонны поступает в виде питания во вторую колонну эффективностью от 10 до 20 т.т., работающую при тех же флегмовом числе и давлении, что и первая. Из этой колонны выводится часть продукта в виде бокового отбора ниже точки питания. Этот поток подается выше точки питания в первую колонну в качестве экстрагента. Дистиллят второй колоны представляет собой концентрат ацетофенона, содержащий не менее 70% этого вещества. Недостатком способа по прототипу является непостоянство состава экстрагента при изменениях в режимах работы всей установки получения фенола и ацетона, которые влияют на состав фенольной смолы, что неизбежно приведет к трудностям в управлении узлом обеих колонн. Кроме того, концентрация ацетофенона в дистилляте второй колонны (70%) совершенно недостаточна для его дальнейшего использования как товарного продукта.

Целью предлагаемого способа разделения фенола и ацетофенона является уменьшение потерь фенола с потоком побочных продуктов (фенольной смолой), а также выделение ацетофенона, без внесения дополнительных расходуемых реагентов с использованием технологии, которая вписывается в действующие схемы переработки потоков, имеющихся в производстве фенола кумольным методом.

Для отделения фенола от ацетофенона предлагается подавать дополнительное питание в колонну, на которой происходит отделение фенола от ацетофенона, в точку, расположенную ниже точки питания фракцией, содержащей фенол и ацетофенон. Этот дополнительный поток должен содержать кумол в количестве, достаточном для образования азеотропной смеси со всем фенолом, имеющимся в смеси. Фенол образует с кумолом азеотропную смесь с минимумом температуры кипения, относительная летучесть фенола увеличивается и он выводится из ректификационной колонны с дистиллятом, а ацетофенон с кубовой жидкостью.

Разделение фенола и ацетофенона может производиться как для специально выделенной ацетофеноновой фракции, так и для всей фенольной смолы, содержащей фенол и ацетофенон.

Поскольку состав азеотропных смесей кумол-фенол и ацетофенон-фенол зависят от давления, предпочтительно использовать режимы, когда разделение происходит при давлении выше атмосферного. При этом расход кумола на выделение фенола сокращается. Верхняя граница давления определяется термической стабильностью компонентов кубовой жидкости, в частности ацетофенона, что соответствует давлению не более 0,6 МПа.

При отделении фенола от ацетофенона в соответствии с данным изобретением в дистилляте колонны получают смесь, состоящую, в основном, из кумола и фенола. Эта смесь может быть переработана на действующей системе переработки реакционной массы разложения гидропероксида кумола. При этом нагрузка на колонны увеличивается незначительно. В кубовой жидкости фенол практически отсутствует, а ацетофенон является самым легкокипящим компонентом. Его отделяют от тяжелых компонентов ректификацией в вакууме. В результате получают товарный ацетофенон чистотой более 95%.

В качестве вспомогательного питания, подаваемого в колонну разделения фенола и ацетофенона, может быть использован как чистый кумол, так и технологический поток, содержащий достаточное количество кумола для образования азеотропной смеси фенол - ацетофенон, например, кумол-сырец, получающийся при ректификации возвратного кумола и содержащий до нескольких процентов альфа-метилстирола.

Предлагаемый способ разделения фенола и ацетофенона позволяет отделять фенол от фракции, содержащей ацетофенон, без внесения дополнительных расходуемых реагентов и вписывается в действующие схемы переработки потоков, имеющихся в производстве фенола кумольным методом.

Существенным отличительным признаком является использование в качестве разделяющего агента кумола при ректификации смеси, содержащей фенол и ацетофенон.

Промышленная применимость изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В непрерывно действующую ректификационную колонну эффективностью примерно 40 теоретических тарелок на 30-ю тарелку (3/4 высоты колонны), считая от куба, подается фракция, содержащая 14,5% мас. фенола и 84% мас. ацетофенона (остальное - более тяжелы компоненты), со скоростью 100 см³/ч. В эту же колонну на 20-ю тарелку (1/2 высоты) подается кумол с той же скоростью, что и фенол-ацетофеноновая фракция. Колонна работает под давлением 0,4 МПа. В виде дистиллята колоны отбирается фракция, содержащая 85% мас. кумола, 15% мас. фенола и 0,07% мас. ацетофенона. Содержание фенола в кубовой жидкости составляет 0,03% мас., кумола 0,01% мас. Содержание ацетофенона в ней составляет 67% мас., остальное - тяжелые продукты конденсации. Частичная конденсация ацетофенона происходит из-за высокой температуры в кубе колонны (270 - 275°С). Ректификацией кубовой жидкости в вакууме выделяют в виде дистиллята ацетофенон чистотой более 95% мас, степень выделения ацетофенона составляет более 85%.

Пример 2.

Процесс выделения фенола проводят в тех же условиях, что и в примере 1, но при атмосферном давлении, скорость подачи кумола составляет 300 см³/ч. В этих условиях в виде дистиллята отбирают фракцию, содержащую 95% мас. кумола и 5% мас. фенола, а содержание фенола в кубе составляет 0,3% мас. Концентрация кумола в кубовой жидкости <0,01% мас. Ректификацией кубовой жидкости в вакууме выделяют в виде дистиллята ацетофенон чистотой более 95% мас, степень выделения ацетофенона составляет более 85%.

Пример 3.

В непрерывно действующую ректификационную колонну эффективностью примерно 40 теоретических тарелок на 30-ю тарелку (3/4 высоты колонны), считая от куба, подают фенольную смолу производства фенола и ацетона кумольным методом, содержащую 16% мас. фенола, 28% мас. ацетофенона, 17% мас. димеров альфа-метилстирола, 22% мас. кумилфенолов (остальное - более тяжелые компоненты), со скоростью 100 см³/ч. В эту же колонну на 20-ю тарелку (1/2 высоты) подают кумол со скоростью 120 см³/ч. Колонна работает под давлением 0,4 МПа. В виде дистиллята колоны отбирают фракцию, содержащую 86% мас. кумола, 13% мас. фенола, 0,4% мас. легких компонентов (бензол, толуол, этилбензол и др.), 0,6% мас. альфа-метилстирола. Содержание ацетофенона в дистилляте <0,05% мас. Содержание фенола в кубовой жидкости составляет 0,13% мас., кумола 0,03% мас. Содержание ацетофенона в ней составляет 32% мас., остальное - более тяжелые компоненты. Ректификацией кубовой жидкости в вакууме выделяют в виде дистиллята ацетофенон чистотой более 95% мас, степень выделения ацетофенона составляет более 75%.

Пример 4.

Процесс выделения фенола проводят в тех же условиях, что и в примере 1, но в качестве дополнительного питания вместо чистого кумола подается смесь, состоящая из 98,5% мас. кумола и 1,5% мас. альфа-метилстирола. При этом в качестве дистиллята отбирают смесь, состоящую из 84,1% мас. кумола, 14,6% мас. фенола и 1,3% мас. альфа-метилстирола, а содержание фенола в кубе составляет 0.05% мас. Концентрация кумола в кубовой жидкости <0,005% мас.

Пример 5.

Процесс выделения фенола проводят в тех же условиях, что и в примере 1, но при давлении 0,6 МПа, а кумол подают со скоростью 110 мл/ч. В виде дистиллята колоны отбирают фракцию, содержащую 83% мас. кумола, 17% мас. фенола и 0,06% мас. ацетофенона. Содержание фенола в кубовой жидкости составляет 0,03% мас., кумола 0,01% мас. Содержание ацетофенона в ней составляет 47% мас., остальное - тяжелые продукты конденсации. Температура куба 290-295°С. Ректификацией кубовой жидкости в вакууме выделяют в виде дистиллята ацетофенон чистотой более 95% мас., степень выделения ацетофенона составляет более 75%.

Формула изобретения

1. Способ выделения фенола и ацетофенона из продуктов производства фенола кумольным методом ректификацией с разделяющим агентом - продуктом того же производства, отличающийся тем, что в качестве разделяющего агента используют кумол в количестве, достаточном для образования азеотропной смеси со всем фенолом, содержащимся в питании колонны, и ректификацию проводят с подачей кумола ниже точки ввода исходной фракции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на выделение фенола и ацетофенона берут фенол-ацетофеноновую фракцию.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на выделение фенола и ацетофенона берут фенольную смолу.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что ректификацию проводят при атмосферном или при повышенном давлении до 0,6 МПа.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве разделяющего агента используют кумол-сырец, содержащий по крайней мере до 1,5 мас.% альфа-метилстирола.